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組件選購要件：法規(guī)、效能、伙伴關(guān)系

本文作者：任苙萍點(diǎn)擊： 2016-04-11 15:29

前言：

車電開發(fā)秘訣一：搭肩巨人，共謀大業(yè)

根據(jù)研調(diào)機(jī)構(gòu) Semicast Research 統(tǒng)計(jì)，2014 年「原裝」(OE) 車用半導(dǎo)體市場(chǎng)總產(chǎn)值為 294 億美元，前五大供貨商分別為：瑞薩 (Renesas)、英飛凌 (Infineon)、意法半導(dǎo)體 (STMicroelectronics，ST)、飛思卡爾 (Freescale) 及恩智浦 (NXP)，共囊括 40% 的市場(chǎng)，其余 60% 由眾多廠商分食。其中，只有博世 (Robert Bosch) 和德州儀器 (TI) 能攫取超過 5% 的市占率，大者恒大態(tài)勢(shì)明顯。去年 NXP 合并 Freesacle 后，可望成為全世界最大車用半導(dǎo)體廠；若以 2014 年數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單加總推估，將以 13.4% 市占率一舉超越群雄。

表：2014年原裝車用半導(dǎo)體供貨商排名

排名	廠商	市占率
1	Renesas Electronics	10.3%
2	Infineon Technologies	9.2% (8.7%)
3	STMicroelectronics	7.3% (7.2%)
4	Freescale Semiconductor	7.1% (6.8%)
5	NXP Semiconductor	6.3% (6.0%)
Top 5 Total		40.2% (39.4%)
Others		59.8% (60.6%)
2014 Market Size		USD 29.4 billion

數(shù)據(jù)源：Semicast Research

另一家市調(diào)公司 Reportbuyer 則在今年 3 月?lián)屜瘸鰻t 2015 年車用半導(dǎo)體的市場(chǎng)估值，顯示去年仍維持上升趨勢(shì)、產(chǎn)值達(dá) 296 億美元，惟成長(zhǎng)幅度略下修至 5.7%，原因在于：1. 全球性通貨緊縮導(dǎo)致日?qǐng)A及歐元對(duì)美元匯率大幅貶值；2. 身為全球最大汽車市場(chǎng)的中國(guó)，成長(zhǎng)動(dòng)力有趨緩現(xiàn)象 (2015 年中國(guó)汽車市場(chǎng)預(yù)估僅微升 1%，今年可望回溫至 2%)。與此同時(shí)，智能車的蔚為風(fēng)潮，也為半導(dǎo)體及汽車電子帶來新一波商機(jī)。然眾所周知，汽車的產(chǎn)業(yè)生態(tài)十分封閉，有心進(jìn)軍車電領(lǐng)域的系統(tǒng)商，開發(fā)產(chǎn)品時(shí)需留意什么？且聽前三大車用半導(dǎo)體領(lǐng)導(dǎo)廠商 (排除合并效應(yīng))——瑞薩、英飛凌和 ST 細(xì)說分明。

瑞薩：不同安全等級(jí)，車規(guī)驗(yàn)證及效能匹配落差大
Reportbuyer 進(jìn)一步指出，2015 年微控制器 (MCU)、數(shù)字信號(hào)處理器 (DSP) 和繪圖處理器 (GPU) 等車用處理器市場(chǎng)規(guī)模約 70 億美元，其中，整體 MCU 市場(chǎng)由瑞薩掄元近 40% 份額。受惠于日本汽車產(chǎn)業(yè)的活躍，加上挾著日立制作所與三菱電機(jī)半導(dǎo)體事業(yè)部的扎實(shí)底蘊(yùn)，瑞薩能笑傲車用半導(dǎo)體領(lǐng)域并不意外。該公司汽車應(yīng)用營(yíng)銷部主任黃源旗表示，投入車電產(chǎn)品最難的部分在于獲得車廠認(rèn)證及采用時(shí)程極長(zhǎng)，且須履行的保證條件既多且嚴(yán)；以傳動(dòng)軸為例，須經(jīng)三個(gè)寒暑的冷熱交替考驗(yàn)。

照片人物: 臺(tái)灣瑞薩電子汽車應(yīng)用營(yíng)銷部主任黃源旗

黃源旗透露，歐系車廠零部件多走專精化路線——由同一群供貨商出貨給不同車廠，日系則偏愛「集團(tuán)化」方式，每家車廠多有固定配合廠商、甚至直接轉(zhuǎn)投資子公司自己生產(chǎn)；不過好消息是：一階 (Tier 1) 系統(tǒng)廠也希望源頭能有更多選擇，新進(jìn)業(yè)者也非全然無機(jī)會(huì)；一旦順利入選，產(chǎn)品的生命周期與獲利會(huì)相對(duì)穩(wěn)定。他并提到，車廠的慣例是三年一小改、五年才有一次大改款，同一條產(chǎn)線，可能橫跨好幾個(gè)世代車款，不像消費(fèi)電子如此變幻莫測(cè)，但也代表業(yè)者要做出的「品保」(guarantee) 要更深遠(yuǎn)。

圖1：瑞薩車用產(chǎn)品一覽

再者，若還要顧及 ISO26262 等安全規(guī)范，單是流程導(dǎo)入就須花費(fèi)半年至一年，到真正以電子控制單元 (ECU) 實(shí)現(xiàn)，最長(zhǎng)還得再耗上兩年時(shí)間，而后續(xù)各項(xiàng)驗(yàn)證費(fèi)用也是不小的負(fù)擔(dān)；之后往上跳一級(jí)費(fèi)用就會(huì)翻倍，開發(fā)者須有完善的規(guī)劃及準(zhǔn)備。為迎合不同產(chǎn)品等級(jí)的開發(fā)偏好，瑞薩提供 RH850 (32位) / RL78 (16位) MCU、R-Car 系列單芯片 (SoC)，以及多款模擬和功率組件供選擇，可廣泛應(yīng)用在：動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、底盤安全、安全氣囊、車身、汽車音頻及儀表總成系統(tǒng)。

黃源旗說明，現(xiàn)在一輛車約有 60～70 顆 MCU，高階車款動(dòng)輒上百顆實(shí)屬平常；選擇適當(dāng)?shù)慕M件能降低故障率，而 I/O 控制器的功耗要夠低，否則電瓶很快就會(huì)沒電。有鑒于電子輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng) (EPS)、煞車系統(tǒng)及底盤系統(tǒng)特別重視高故障偵測(cè)率及短控制周期，主控端須保留 20% 效能做「自我診斷」；瑞薩 RH850整合錯(cuò)誤檢查與修正 (ECC) 功能，CPU采用鎖步 (Lockstep) 系統(tǒng)，以兩個(gè) CPU 核心執(zhí)行相同軟件，再比較結(jié)果以偵測(cè)并修正錯(cuò)誤。它采用 40 奈米制程、大幅降低功耗，支持單核／雙核／多核架構(gòu)以及「安全硬件擴(kuò)展」(SHE)／「硬件安全模塊」(HSM)，以因應(yīng) ISO 26262 ASIL A 到 ASIL D 所需；其獨(dú)家金屬氮氧硅 (MONOS) 結(jié)構(gòu)，則可加速讀取數(shù)據(jù)。

圖2:16位 RL78 只需一顆檸檬的微電量即可驅(qū)動(dòng)，足以應(yīng)付車窗、雨刷等車邊控制所需

ST：借力龍頭大廠，共生共榮
在談 ISO-26262 安全標(biāo)準(zhǔn)前，通過美國(guó)汽車電子協(xié)會(huì) (AEC) 針對(duì) MCU、IC 等主動(dòng)零件的質(zhì)量可靠度所制訂之 AEC-Q100 考核，可謂是基本入場(chǎng)券 (被動(dòng)組件另有 AEC-Q200 規(guī)范)。ST 大中華暨南亞區(qū)汽車產(chǎn)品事業(yè)體營(yíng)銷經(jīng)理王建田強(qiáng)調(diào)，包括 ST 在內(nèi)的車用半導(dǎo)體供貨商一定都會(huì)通過 AECQ-100 認(rèn)證，采購這些合格組件，在日后將設(shè)計(jì)產(chǎn)品送驗(yàn)時(shí)較有保障；有些開發(fā)商為了省成本，可能會(huì)采用非車規(guī)組件，然后在產(chǎn)品設(shè)計(jì)完成之后再以「模塊」形式申請(qǐng)認(rèn)證，其實(shí)并非良策，可能因組件不夠穩(wěn)定而增加失敗率。

王建田表示，ST 在引擎、電池、煞車、主動(dòng)安全、車燈及車邊控制皆執(zhí)牛耳，公司營(yíng)收有 70% 由動(dòng)力系統(tǒng)貢獻(xiàn)，其余 30% 來自于車載娛樂系統(tǒng)；且向來與汽車生態(tài)圈的成員交好，現(xiàn)今全球前十大車廠皆有采用 ST 芯片。他透露，與車廠的合作首重信任，ST 憑借在車用領(lǐng)域耕耘近三十年的深厚關(guān)系，能協(xié)助扶植優(yōu)秀的開發(fā)商、將其引薦給車廠或 Tier 1 伙伴；回想當(dāng)初先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 知名大廠 Mobileye 就是一開始便主動(dòng)找 ST 合作，共同攜手與車廠商談視覺 ADAS 發(fā)展規(guī)格。

照片人物：ST 大中華暨南亞區(qū)汽車產(chǎn)品事業(yè)體營(yíng)銷經(jīng)理王建田

之后雙方持續(xù)深化合作開發(fā)EyeQ視覺駕駛輔助系統(tǒng)，現(xiàn)已發(fā)展至第三代，具有車道偏離輔助預(yù)警 (LDW)、主動(dòng)轉(zhuǎn)向頭燈控制 (AHC)、交通標(biāo)志辨識(shí) (TSR)、雷達(dá)防碰撞、前車防碰撞警示 (FCW)、行人偵測(cè)及自動(dòng)緊急煞車 (AEB) 功能；Volvo S60 系列轎車即撘載有 EyeQ2，而新一代處理器性能又較第二代再提升6倍、進(jìn)而提高檢測(cè)分辨率。EyeQ3 可從環(huán)景系統(tǒng)接收多任務(wù)攝影機(jī)的輸出訊號(hào)，整合四個(gè)多線程 (multi-thread) MIPS32 核心和四個(gè) Mobileye 向量微程序代碼處理器 (VMP) 核心，妥善平衡「任務(wù)控制」和「數(shù)據(jù)處理」兩大功能。

圖3:目前已有多家系統(tǒng)商選用 Autotalks 技術(shù)，軟件環(huán)境可與前一代產(chǎn)品兼容，客戶可利用現(xiàn)有軟件順利升級(jí)到第二代系統(tǒng)
圖檔來源：www.auto-talks.com/

在車聯(lián)網(wǎng)方面，橫跨多重應(yīng)用領(lǐng)域的 ST 亦不落人后，與同為以色列公司的 Autotalks 推出第二代 V2X 終端專用芯片組，預(yù)計(jì)于今年 design-in，在 2017 年起生產(chǎn)的新車導(dǎo)入，讓車廠更易于提供 e-call 等加值服務(wù)。新款芯片組采用先進(jìn)的加密引擎，所有無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)挠嵪⒕ㄟ^驗(yàn)證，保證所需的安全訊息全部經(jīng)過加密處理，并盡可能降低越權(quán)存取 (unauthorized access) 所引起的數(shù)據(jù)管理風(fēng)險(xiǎn)，為「自動(dòng)駕駛汽車」(autonomous vehicle) 鋪路。王建田認(rèn)為，雖然自駕車要在 2020 年前上路難度高，但隨著多款概念車陸續(xù)登場(chǎng)，對(duì)現(xiàn)有汽車產(chǎn)業(yè)會(huì)有引領(lǐng)升級(jí)的示范作用，將為外圍產(chǎn)業(yè)帶來新機(jī)會(huì)。

英飛凌：順應(yīng)風(fēng)向，搶賺趨勢(shì)財(cái)
同樣與世界級(jí)車廠有著難以言喻的默契與承諾，加計(jì)早先西門子淵源，英飛凌 (Infineon) 投入車用電子領(lǐng)域已逾四十年，車用產(chǎn)品布局分為四大類：新能源 (xEV)、先進(jìn)輔助駕駛系統(tǒng) (ADAS)、車聯(lián)網(wǎng) (IoV) 以及安全防護(hù) (Security)。英飛凌除了在通用能源首屈一指，在新興 48V 動(dòng)力系統(tǒng)亦名列全球第二——油電混合動(dòng)力，電流較小、可使用較細(xì)電纜而降低車輛負(fù)重；該公司安全系統(tǒng)市場(chǎng)部經(jīng)理劉山表示，在節(jié)能減碳及智能汽車的驅(qū)動(dòng)下，對(duì)車用電子有正面幫助；而旗下 32位多核心 AURIX 微控制器系列，能提升引擎效能并降低二氧化碳的排放。

照片人物：英飛凌安全系統(tǒng)市場(chǎng)部經(jīng)理劉山

另一方面，美國(guó)國(guó)家公路交通安全局 (NHTSA) 規(guī)定，2018 年所有出廠新車皆須全面標(biāo)配倒車影像系統(tǒng)；而美國(guó)主要車廠日前已自主協(xié)議從 2022 年 9 月起，在美國(guó)銷售的車輛須加裝自動(dòng)緊急煞車系統(tǒng) (AEB)。英飛凌相當(dāng)看好政策推動(dòng)，對(duì) 24 GHz / 77 GHz 雷達(dá)尤具激勵(lì)作用；劉山說明，一般光學(xué)攝影適用于城市道路或行人低速前進(jìn)，但若是高速狀態(tài)下，就非仰仗雷達(dá)測(cè)距不可；但兩者其實(shí)各有缺憾——雷達(dá)無法辨識(shí)顏色、物體，而光學(xué)攝影在光線過強(qiáng)時(shí)會(huì)反光，所以有必要混合使用、互為表里，這就是所謂「ADAS Fusion」的概念。

此外，車廠為提振或維持銷量，競(jìng)相希冀獲得歐盟新車安全評(píng)鑒協(xié)會(huì) (EuroNCAP) 肯定；除力拼拿到五顆星評(píng)價(jià)，在成人／孩童乘客安全、行人保護(hù)能力以及安全輔助系統(tǒng)的整體評(píng)比，亦須得到最高分?jǐn)?shù)，方能從其他同級(jí)距的五顆星車款脫穎而出……這些舉措，加上「自動(dòng)駕駛」的推波助瀾，勢(shì)將智能車用組件及系統(tǒng)的銷售；而英飛凌可提供完整產(chǎn)品線，包括：AURIX 微控制器系列、24 GHz / 77 GHz頻段的測(cè)距雷達(dá)、霍爾磁感測(cè)／3D影像等強(qiáng)化ADAS效能的感測(cè)組件，以及面向車電系統(tǒng)「可靠度」(Dependability) 的安全功率芯片。

圖4:英飛凌車用組件產(chǎn)品線

特別一提的是，為避免汽車或應(yīng)用系統(tǒng)遭竊、偽造和侵入，AURIX 系列均「內(nèi)建」可程序化的硬件安全模塊 (HSM)，采「嵌入式芯片卡」形式整合，透過加解密程序直攻 ISO26262 ASIL D 頂級(jí)安全層級(jí)；英飛凌主張，分離式硬件防護(hù)芯片設(shè)計(jì)，可有效抵御外來攻擊，而具備 HSE 全硬件編碼防護(hù)引擎，有助汽車 ECU 電路板的整合與防護(hù)。奧迪 (AUDI) 在2015 CES所展示的自動(dòng)駕駛概念車Jack，內(nèi)部 zFAS ECU 便是采用英飛凌 32位 Aurix多核心微控制器。

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